新型卷板机运动结构与控制系统设计

论文摘要

卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备,现已广泛应用于锅炉、化工、造船、航空、铁路运输及建筑等行业。目前,市场上的卷板机在卷制板材过程中普遍存在效率低、精度低等缺陷,因此本课题意在设计一种高效、高精的集预弯与卷制于一体的新型卷板机。本文主要从运动结构、液压传动和控制系统三个方面对卷板机的性能进行了改进和优化,并提出了新的方案。首先,对卷板机的运动结构进行了改造,将油压机与卷板机组合,实现了在卷板机上利用冲压成型原理对板材的剩余直边进行快速、精确的预弯。并根据几何学对工作辊在预弯、卷制工艺中的工作位置进行数学建模,推导出了工作辊在各工艺中的几何位移量,然后通过上位机传到下位机实现对执行机构的精确控制。其次,对卷板机的液压系统进行了改造,在原有液压系统的基础上特别针对工作辊的同步、翻倒装置的保压以及液压马达的制动问题设计了特定的液压回路,实现了卷板机卷制过程中液压缸的同步动作、翻倒油缸的安全运行以及液压马达的平稳换向。最后,对卷板机的控制系统进行了改造,设计出了一套上下位机主从式控制系统。上位机控制及界面显示采用VC++软件开发,下位机使用西门子公司的S7-200PLC进行运动控制。控制程序采用模块化设计,将系统整体划分为若干子模块,然后对每个子模块的运动进行设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 卷板机的发展现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 卷板机总体方案设计
• 2.1 卷板工艺分析
• 2.2 卷板设备分析
• 2.3 卷板机总体设计方案
• 2.4 本章小结
• 3 卷板机运动结构设计及辊轮工艺位置分析
• 3.1 卷板机总体结构设计
• 3.2 卷板机各功能单元结构设计
• 3.3 卷板机卷制工艺流程
• 3.4 卷板机辊轮工艺位置分析
• 3.5 本章小结
• 4 卷板机液压系统设计
• 4.1 液压系统总体设计
• 4.2 执行回路系统设计
• 4.3 主回路系统设计
• 4.4 液压系统图的拟定
• 4.5 本章小结
• 5 卷板机控制系统硬件设计
• 5.1 控制系统总体框架
• 5.2 控制系统设备选型
• 5.3 控制系统电路设计
• 5.4 电气控制柜设计
• 5.5 本章小结
• 6 卷板机控制系统软件设计
• 6.1 控制系统总体设计
• 6.2 上下位机之间的通信技术
• 6.3 上位机软件结构与关键技术
• 6.4 下位机软件结构与关键技术
• 6.5 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表学术论文目录